1、C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书1计算机网络原理学习指导书周家庆2004年4月19日星期一C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书2C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书3目 录第 1章 计算机网络概论 4第二章 计算机网络数据通信基础 .13第三章 计算机网络体系结构 .25第四章 计算机局域网 .46第五章 计算机网络应用技术 .56模拟试卷 172C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书4第 1章 计算机网络概论【学习目的】1、掌握计算机网络发展阶段、组成及分类；2、掌握计算机网络的拓扑结构类型和信息交换技术及其特点。 【重点综述】1.1 计算机网络的产生与发展1.1.1 计算机网络的
2、产生1、计算机网络是计算机技术和通信技术相互结合、相互渗透形成的一门新兴学科。2、发展的过程： 具有远程通信功能的单机系统 具有远程通信功能的多机系统 具有统一体系结构、国际化标准协议的计算机网络1.1.2 计算机网络的发展这里所要讲的计算机网络的发展，系指现代计算机网络的发展。它包括：广域计算机网络、局域计算机网络和国际互联网络的发展。1.广域计算机网络的发展所谓广域计算机网络系指利用远程通信线路组建的计算机网络。简称广域网(Wide Area Network，简写为 WAN)。广域网络的发展是从 ARPANET的诞生开始的。随着计算机应用的不断深入发展，一些规模小的机构甚至个人也有联网需求
3、。这就促使许多国家开始组建公用数据网。早期的公用数据网采用的是模拟通信电话网，进而发展成为新型的数字通信公用数据网。典型的公用数据网有美国的 TELENET、日本的 DDX、加拿大的 DATAPAC等；我国也于 1993年和 1996年分别开通公用数据网 CHINAPAC和 CHINADDN。2.局域计算机网络的发展所谓局域计算机网络系指分布于一个部门、一个校园或一栋楼内局部区域的计算机网络，简称局域网或局部网(Local Area Network，简写为 LAN)。局域网的发展是微处理器和微型计算机迅速发展的产物。3.互联网的发展所谓互联网的概念是指低层通信子网之间的互联，是在统一 IP（I
4、nternet Protocol）网际互联协议的管理下各种局域、城域和广域通信网之间的互联（IP 相当于OS/RM网络层协议） 。随着广域网和局域网技术的发展和成熟，互联网络已成为计算机网络界新的热点。1.1.3计算机网络系统的发展趋势计算机网络系统的发展趋势。开放性方向发展；一体化方向发展；多媒体网络方向发展；高效、安全的网络管理方向发展；智能化网络方向发展。1.1.4 计算机网络对社会信息化发展的影响管理信息化；企业生产自动化；商贸电子化；公众生活服务信息化；军事指挥自动化；网络协同工作；教育现代化；政府上网和电子政府。1.1.5 我国计算机网络的发展C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书
5、51我国公用网的初步建立(1) 中国公用分组交换数据网(CHINAPAC)：1989 年 11月我国第一个公用分组交换网CNPAC(后改为 CHINAPAC)通过试运行和验收。(2) 中国数字数据网(CHINADDN)：它是我国的高速信息国道。CHINADDN 采用三级网络结构，一级为全国骨干网，二级为省内网，三级为本地网。2我国“三金”工程的建成“三金”工程指“金桥” 、 “金卡”和“金关”工程。 “金桥”工程就是要建设我国社会经济信息平台，即建设国家公用经济信息网。 “金桥”工程是“三金”工程的基础。 “金卡”工程是指电子货币工程，是银行信用卡支付系统工程。它是金融电子化和商业流通现代化的
6、重要组成部分，将与银行、内贸等部门紧密配合实施。 “全关”工程是指国家对外经济贸易信息网工程，当前主要推广电子数据交换（EDI） ，实现无纸贸易。3我国 Internet的建立20世纪 90年代兴起的“信息高速公路”和因特网的发展促进了我国全国范围的互联网的发展，我国开始构建全国范围的公用计算机网络，目前，我国有可以与因特网互连的六个全国范围的互联网，它们是：中国公用计算机互联网 CHINANET、中国教育和科研计算机网 CERNET、中国科学技术网 CSTNET、中国金桥信息网 CHINAGBN、中国联通计算机互联网 UNINET和中国网络通信有限公司 CNC。4.我国计算机网络发展战略的几
7、点思考计算机网络建设与基础信息技术发展的关系；网络基础设施与应用系统建设的关系；中央统筹规划与地方分散建设的关系；独立自主与引进技术的关系。12 计算机网络的组成1.2.1 网络节点1.节点(Node)：也称为“站” ，一般是指网络中的计算机，分为访问节点和转接节点两类。转接节点的作用是支持网络的连接性能，它通过所连接的链路转接信息，通常有集中器、信息处理机等。访问节点也简称为端点(Endpoint)，它除具有连接作用外，还可起到信源(Source)和信宿(Sink)(又称为发信点和收信点)的作用，一般包括计算机或终端设备。2线路(Line)：在两个节点间承载信息流的信道称为线路。线路可以是采
8、用电话线、电缆、光纤等的有线信道，也可以是无线电信道。3链路（Link）：链路是指从发信点到收信点（即从信源到信宿）的一串节点和线路。链路通信是指端到端的通信。1.2.2 网络构型一般说来，在多个节点需要互相连接以构成网络时，希望每一个节点与其他的节点都有直接的点到点通信线路，这种情况称为全连通的网络拓扑。如果有 N个节点，就要求网络有 N(N一 1)2 条全双工的链路，且每一节点上的装置设备要有(N 一 1)个输入输出端口。因为系统的成本、安装费用等随着节点数量的平方增长，当 N很大时，这显然是不现实的。所以，所有网络都采用全连通的方法是不可行的。1.2.3 计算机网络系统的组成1按系统划分
9、从系统角度上看，计算机网络由硬件系统和软件系统组成。 计算机网络硬件系统，包括：主计算机、终端、集中器、前端处理机、通信处理机、通信控制器、线路控制器等等。 计算机网络软件系统，它是实现网络功能所不可缺少的软件环境，通常包括：C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书6 网络操作系统：它是最主要的网络软件，负责管理网络中各种软硬件资源。 网络通信软件：它实现网络中节点间的通信。 网络协议和协议软件：它通过协议程序实现网络协议功能。 网络管理软件：它用来对网络资源进行管理和维护。 网络应用软件：它为用户提供服务，解决某方面的实际应用问题。2按逻辑划分计算机网络从逻辑结构上可以分成两部分：负责数据处理
10、，向网络用户提供各种网络资源和网络服务的外层用户资源子网和负责数据转发的内层通信子网。二者在功能上各负其责，通过一系列计算机网络协议把二者紧密地结合在一起，共同完成计算机网络工作。用户资源子网专门负责全网的信息处理任务，以实现最大限度地共享全网资源的目标，用户资源子网包括主机及其他信息资源设备。通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，传输介质可以是架空明线、双绞线、同轴电缆、光导纤维等有线通信线路，也可以是微波、通信卫星等无线通信线路。一般终端与主计算机、终端与节点计算机及集中器之间采用低速通信线路；各计算机之间，包括主计算机与通信处理机及集中器之间采用高速通信线路。节点计算机和高速通信线路
11、组成独立的数据通信系统，承担全网络的数据传输、交换、加工和变换等通信处理工作，即将一个主计算机的输出信息传送给另一台主计算机。1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类方法可以是多样的，其中最主要的两种方法是： 1.3.1 根据网络传输技术进行分类网络所采用的传输技术决定了网络的主要技术特点，因此根据网络所采用的传输技术对网络进行分类是一种很重要的方法。在通信技术中，通信信道的类型有两类：广播通信信道与点到点通信信道。1广播式网络在广播式网络中，所有连网计算机都共享一个公共通信信道。 2点到点式网络与广播式网络相反，在点到点式网络中，每条物理线路连接一对计算机。1.3.2 根据网络的覆盖范围进行
12、分类按覆盖的地理范围进行分类，计算机网络可以分为以下三类：局域网 LAN（Local Area Network） ；城域网 MAN（Metropolitan Area Network） ；广域网 WAN（Wide Area Network） 。1局域网 LAN局域网用于将有限范围内(如一个实验室、一幢大楼、一个校园)的各种计算机、终端与外部设备互连成网。局域网按照采用的技术、应用范围和协议标准的不同可以分为共享局域网与交换局域网。局域网技术发展迅速，应用日益广泛，是计算机网络中最活跃的领域之一。2城域网 MAN城市地区网络常简称为城域网。城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。城域网设计
13、的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求，以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。3广域网 WAN广域网也称为远程网。它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里。广域网覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络。广域网的通信子网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书7将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。14 计算机网络的拓扑结构1.4.1 计算机网络拓扑的概念计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络
14、结构，反映出网络中各实体间的结构关系。拓扑设计是建设计算机网络的首步，也是实现各种网络协议的基础，它对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型。1.4.2 网络拓扑分类方法在采用点到点线路的通信子网中，每条物理线路连接一对节点。采用点到点线路的通信子网的基本拓扑构型有四类：星型、环型、总线型、树型和网状型。在采用广播信道通信子网中，一个公共的通信信道被多个网络节点共享。采用广播信道通信子网的基本拓扑构型主要有四种：总线型、树型、环型和无线通信与卫星通信型。以下简单介绍点到点线路通信子网的拓扑特点，广播信道通信子网的拓扑特点将在第四章中讨论。1星型拓扑
15、的主要特点在星型拓扑构型中，节点通过点到点通信线路与中心节点连接。中心节点控制全网的通信，任何两节点之间的通信都要通过中心节点。星型拓扑构型结构筒单，易于实现，便于管理，但是网络的中心节点是全网可靠性的瓶颈，中心节点的故障可能造成全网瘫痪。2环型拓扑的主要特点在环型拓扑构型中，节点通过点到点通信线路连接成闭合环路。环中数据将沿一个方向逐站传送。环型拓扑结构简单，传输延时确定，但是环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈。环中任何一个节点出现线路故障，都可能造成网络瘫痪。为保证环的正常工作，需要较复杂的环维护处理。环节点的加入和撤出过程都比较复杂。3树型拓扑的主要特点树型拓扑
16、构型可以看成是星型拓扑的扩展。在树型拓扑构型中，节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行，相邻及同层节点之间一般不进行数据交换或数据交换量小。树型拓扑可以看成是星型拓扑的一种扩展。树型拓扑网络适用于汇集信息的应用要求。4网状型拓扑的主要特点网状拓扑构型又称做无规则型。在网状拓扑构型中，节点之间的连接是任意的，没有规律。网状拓扑的主要优点是系统可靠性高，但是结构复杂，必须采用路由选择算法与流量控制方法。目前实际存在与使用的广域网，基本上都是采用网状拓扑构型的。1.5 信息交换技术通常使用的数据交换技术有三种：线路交换、报文交换、分组交换。1.5.1 线路交换使用线路交换(Circui
17、t Switching)方式，就是通过网络中的节点在两个站之间建立一条专用的通信线路。最普通的线路交换例子是电话系统。通过线路交换进行通信，指的是在两个站之间有一个实际的物理连接。这种连接是节点之间的连接序列。在每条线路上，通道专用于连接。线路交换方式的通信包括三种状态。1线路建立：在传输任何数据之前，都必须建立端到端(站到站)的线路。2数据传送：所传输的数据可以是数字的也可以是模拟的。3线路拆除：在某个数据传送周期结束以后，就要结束连接，通常由两个站中的一个C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书8来完成这个动作。1.5.2 报文交换另一种网络通信的方法是报文交换(Message Switch
18、ing)。在报文交换中不需要在两个站之间建立一条专用通路。相反，如果一个站想要发送一个报文(信息的一个逻辑单位)，它把一个目的地址附加在报文上。然后把报文通过网络从节点到节点。在每个节点中，接收整个报文，暂存这个报文，然后发送到下一个节点。 这种方法比线路交换有以下优点：1） 线路效率较高，这是因为许多报文可以分时共享一条节点到节点的通道。2） 不需要同时使用发送器和接收器来传输数据，网络可以在接收器可用之前，暂时存储这个报文3） 在线路交换网上，当通信量变得很大时，就不能接受某些呼叫。而在报文交换网上，却仍然可以接收报文，但是报文被缓冲导致传送延迟增加，但不会引起阻塞。4） 报文交换系统可以
19、把一个报文发送到多个目的地。5） 根据报文的长短或其他特征能够建立报文的优先权，使得一些短的、重要的报文优先传递。6） 报文交换网可以进行速度和代码的转换。因为每个站都可以用它特有的数据传输率连接到其他节点，所以两个不同传输率的站也可以连接。报文交换网还能转换数据的格式，例如从 ASCII码转换为 EBCDIC码。但报文交换不能满足实时或交互式的通信要求。经过网络的延迟时间相当长，而且由于负载不同，延迟时间有相当大的变化。这种方式不能用于声音连接，也不适合交互式终端到计算机的连接。1.5.3 分组交换分组交换(Packet Switching)试图兼有报文交换和线路交换的优点，而使两者的缺点最
20、少。分组交换与报文交换的工作方式基本相同，形式上的主要差别在于，分组交换网中要限制所传输的数据单位的长度。典型的最大长度是 1千位至几千位，称为包(Packets)。报文交换系统却适应更长的报文。从一个站的观点来看，把超过最大长度的报文的数据块按限定的大小分割成一个个小段，为每个小段加上有关地址信息以及段的分割信息组成一个数据包，然后依次发送。为了区分这两种技术，分组交换系统中的数据单位通常称为分组。与报文交换的区别是，分组通常不归档，分组拷贝暂存起来的目的是为了纠正错误。目前有两种方法：数据报和虚电路。在数据报中，每个数据包被独立地处理，就像在报文交换中每个报文被独立地处理那样，每个节点根据
21、一个路由选择算法，为每个数据包选择一条路径，使它们的目的地相同。一个节点在发送多个发往同一地址的数据包时，可以根据线路的拥挤情况为各个包选择不同的转发节点，所以一个大数据段的各个数据包可能是从不同的路径到达目的地的，并且到达的先后顺序也不一定是分割时的顺序，这要根据网络中当时的具体流量等情况而定。每个数据包都有相应的分割信息，接收端可以根据这些信息把它们重新组合起来，恢复原来的数据块。在虚电路中，数据在传送以前，发送和接收双方在网络中建立起一条逻辑上的连接，但它并不是像电路交换中那样有一条专用的物理通路，该路径上各个节点都有缓冲装置，服从于这条逻辑线路的安排，也就是按照逻辑连接的方向和接收的次
22、序进行输出排队和转C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书9发，这样每个节点就不需要为每个数据包作路径选择判断，就好像收发双方有一条专用信道一样。发送方依次发出的每个数据包经过若干次存储转发，按顺序到达接收方。双方完成数据交换后，拆除掉这条虚电路。1.5.4 三种数据交换技术的比较三种数据交换技术总结如下：1电路交换 在数据传送之前需建立一条物理的通路；在线路被释放之前，该通路将一直被一对用户完全占有。2报文交换 报文从发送方传送到接受方采用存储转发的方式。在传送报文时，只占用一段通路；在交换节点中需要缓冲存储，报文需要排队。因此，这种方式不满足实时通信的要求。3分组交换 此方式与报文交换类似，
23、但报文被分成组传送，并规定了分组的最大长度；到达目的地后需重新将分组组装成报文。这是网络中最广泛采用的一种交换技术。三种数据交换方式各有其特点，对于实时性强的交互式传输，电路交换最合适，不宜采用报文方式；对于网络中较轻的或间歇式负载，电路交换方式较合算；对于中等或稍重的负载，数据包方式有较好的效果，并且在包交换中，短信息用数据报，长信息用虚电路较适合。1.5.5 其他数据交换技术目前提高数据交换速度的方案有很多，主要有 DSI，Frame Relay 和 ATM等。1. 利用数字语音插空技术 DSI(Digital Speech Interpolation)能提高线路交换的传输能力。2. 帧中
24、继(Frame Relay)是对目前广泛使用的 X.25分组交换通信协议的简化和改进。3. 异步传输模式 ATM（Asynchronous Transfer Mode）是线路交换与分组交换技术的结合，能最大限度地发挥线路交换与分组交换技术的优点，具有从实时的语音信号到高清晰度电视图像等各种高速综合业务的传输能力。思考题答案1 计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？答：计算机网络的发展可分为以下四个阶段：（1）面向终端的计算机通信网：其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的饿硬件和软件资源，计算机的主要任务还是
25、进行批处理，在 20世纪 60年代出现分时系统后，则具有交互式处理和成批处理能力。（2）分组交换网：分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅共享通信子网的资源，还可共享资源子网的饿硬件和软件资源。网络的共享采用排队方式，即由节点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户端续（或动态）分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率，非常适合突发式的计算机数据。（3）形成计算机网络体系结构：为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织 ISO提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架开放系统互联参考模型 OSI。这样，只要遵循 OSI标
26、准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的，也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书10（4）高速计算机网络：其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和智能型网络的兴起。2 计算机网络可从哪几个方面进行分类？答：计算机网络可以从不同的角度进行分类：1）根据网络的交换功能分有电路、报文交换和混合交换；2）根据网络的拓扑结构可以分为星型网、树型网、总线网、环型网、网状网等；3）根据网络的通信性能可以分为资源共享计算机网络、分布式计算机网络和远程通信网络；4）根据网络覆盖范围与规模可分为局域网、城域网和广域网；5）根据网络的使用范围分有公用网和专用网；
27、3 局域网、城域网与广域网的主要特征是什么？答：局域计算机网（LAN, Local Area Network）通常简称为局域网，它是在有限的地域范围内构成的计算机网络，是把分散在一定范围内的计算机、终端、带大容量存储器的外围设备、控制器、显示器以及用于连接其它网而使用的网间连接器等相互连接起来，进行高速数据通信的手段。4、试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。答： (1)电路交换:由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方强占的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成）,因而有以下优缺点。优点:由于通信线路为通信双方用户专用,数据直达,所以传输数据的时
28、延非常小通信双方之间的物理通路一旦建立,双方可以随时通信,实时性强。双方通信时按发送顺序传送数据,不存在失序问题。电路交换既适用于传输模拟信号,也适用于传输数字信号。电路交换的交换设备(交换机等)及控制均较简单。缺点: 电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。电路交换连接建立后,物理通路被通信双方独占,即使通信线路空闲,也不能供其他用户使用,因而信道利用低.电路交换时,数据直达,不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信,也难以在通信过程中进行差错控制。（2）报文交换:报文交换是以报文为数据交换的单位,报文携带有目标地址、源地址等信息,在交换结点采用存储转发的传输方式,因而有以
29、下优缺点:优点:报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路,不存在连接建事时延,用户可随时发送报文。由于采用存储转发的传输方式,使之具有下列优点:（1）在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施,加之交换结点还具有路径选择功能,就可以做到某条传输路径发生故障时,重新选择另一条路径传输数据,提高了传输的可靠性；（2）在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配,甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间选行通信（3）提供多目标服务,即一个报文可以同时发送到多个目的地址,这在电路交换中是很难实现的；（4）允许建立数据传输的优先级,使优先级高的种优先转换。通信双
30、方不是固是占有一条通信线路,而是在不同的时间一段一段地部分占用这条物C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书11理通路,因而大大提高了通信线路的利用率。缺点:由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程,从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等）,而且网络的通信量愈大,造成的时延就愈大,因此报文交换的实时性差,不适合传送实时或交互式业务的数据。报文交换只适用于数字信号。由于报文长度没有限制,而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文,当输出线路不空闲时,还可能要存储几个完整报文等待转发,要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本,减少结点的缓冲存储器的容量,有时要把等待
31、转发的报文存在磁盘上,进一步增加了传送时延。(3)分组交换:分组交换仍采用存储转发传输方式,但将一个长报文先分割为若干个较短的分组,然后把这些分组(携带源、目的地址和编号信息)逐个地发送出去,因此分组交换除了具有报文交换的优点外,与报文交换相比有以下优缺点:优点:加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输,可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行,这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外,传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多,这样因缓冲区不足而言等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。简化了存储管理。因为分组的长度固定,相应的缓冲区的大小也固定,在交换结
32、点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理,相对比较容易。减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短,其出错机率必然减少,每次重发的数据量也就大大减少,这样不仅提高了可靠性,也减少了传输时延。由于分组短小,更适用于采用优先级策略,便于及时传送一些紧急数据,因此对于计算机之间的突发式的数据通信,分组交换显然更为合适些。缺点:尽管分组交换比报文交换的传输时延少,但仍存在存储转发时延,而且其编点交换机必须具有更强的处理能力。分组交换与报文交换一样,每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息,使传送的信息量大约增大 5%则,一定程度上降低了通信效率,增加了处理的时间,使控制复杂,时延增加。当分组交换采
33、用数据报服务时,可能出现失序、丢失或重复分组,分组到达目的结点时,要对分组按编号进行排序等工作,增加了麻烦。若采用虚电路服务,虽无失序问题,但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。总之,若要传送的数据量很大,且其传送时间远大于呼叫时间,则采用电路交换较为合适：当端到端的通路由很多段的链路组成时,采用分组交换传送数据则较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看,报文交换和分组交换优于电路交换,其中分组交换比报文交换的时延小,尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。练习题一、选择题1在分组交换网中,X.25 分组长度的缺省值为（ ）A.160字节 B.53字节 C.128字节 D.48字节2下列
34、关于分组交换网络的说法不正确的是（ ） 。A.多个分组可以动态共事结点链路,线路利用率较高B.在分组交换网中,不同数据率的站点可以交换分组C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书12C.当负载比较重时,网络拒绝接收更多的连接D.当负载比较重时,分组仍被接收,但增加传输延迟3在分组交换网络中,两种数据传输方式为（ ） 。A.虚电路方式和数据报方式 B.虚通路方式和数据报方式C.数据报方式和虚通道方式 D.虚通道方式和虚通路方式4在分组交换网络中,外部虚电路,内部数据报方式的特点为（ ） 。A.从用户和网络角度看，每个分组都被单独处理B.外部的用户没有连接,只是向网络发送分组C.网络内部分别处理每个
35、分组,发往网络的分组要标明虚电路号及顺序号D.网络内部为传输分组建立逻辑连接5在分组交换网络中，若需在网络目的接点缓冲分组，重新排序后再发送至目的站点的传送方式（ ） 。A.外部虚电路,内部虚电路 B.外部虚电路,内部数据报C.外部数据报,内部虚电路 D.外部数据报,内部数据报答案1、C 2、C 3、A 4、C 5、B二、填空题1、计算机网络由负责信息传递的 和负责信息处理的 组成。2、计算机网络的功能主要表现在 、 和用户间 三个方面。3、按地理分布范围来分类，计算机网络可以分为 、 和 三种。4、按交换方式来分类，计算机网络可以分为 、 和 三种。5、计算机网络的演变和发展可概括为 、 和
36、 三个阶段。答案1、通信子网；资源子网2、硬件资源共享，软件资源共享，信息交换3、广域网，局域网，城域网4、电路交换网，报文交换网，分组交换网5、面向终端的计算网络。计算机-计算机网络，开放式标准化网络C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书13第二章 计算机网络数据通信基础【学习目的】1、掌握数据通信与传输的基本概念和工作原理，包括数据通信模型、传输概念、模拟数据和数字数据传输、传输损害等。2、掌握数据调制与编码的基本方法和简单工作原理，包括调制与编码原理、模拟数据的模拟信号调制、数字数据的模拟信号调制、数字数据的数字信息编码、模拟数据的数字信号编码等。3、掌握多路复用的基本工作原理及其常用技
37、术，包括多路复用技术、频分多路复用、时分多路复用、统计时分多路复用等。4、熟悉物理层典型接口 RS232 所完成的工作及四种特性，掌握 RS232C 的内部电路功能及几种应用。比较 RS232C 接口及其它接口，了解 V.24 接口，RS449 接口，V.35 接口，X.21 接口的特性。【重点综述】2.1 数据通信与传输2.1.1 数据通信模型简单的概念性通信模型包括数据源、发送器、传输系统、接受器和目的站，如图 2-1所示。图 2-1 概念性的通信模型2.1.2 传输概念从通信系统的基本理论上分析，传输的确知信号可用两类概念来描述：时域概念和频域概念。1.时域概念从时域概念分析，信号是时间
38、的函数，可分为连续信号和离散信号。(1)连续信号：连续信号在时间上和取值上都是连续变化的，例如，话音是一种典型的连续信号。(2)离散信号：离散信号在时间上和取值上都是离散的，例如，计算机所用的二进制信号是一种典型的离散信号。(3)周期信号：信号可分为周期信号与非周期信号。周期信号是指周期性重复的信号形式，它的数学表达式为：S(t+T)=S(t) -t+ 式中 T 为信号周期。S(t)表示信号是一个时域函数，也表示每一瞬时信号的幅度。(4)正弦信号：正弦信号是典型的周期性连续信号，数学表达式为：S(t)=Asin( )ft2式中参数 A 表示幅度、f 表示频率、 表示相位。余弦信号也是典型的周期
39、性连续信号，余弦信号与正弦信号仅在相位上相差 900。2.频域概念信 源 发 送 器 传 输 系 统 接 收 器 信 宿 噪 声 C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书14从频域概念上分析，任何一个信号可由多个频率成分组成。频域法可用频谱分析或其它正交变换的方式来描述和研究信号。3.数据率与频带的关系根据频谱分析，可知不论单个方波脉冲信号，还是周期性矩形波信号均有无限频宽，但信号的大部分能量集中于一个相对窄的频带之内，我们把这个相对窄的频带称之为信号的有效频带或频带。在理论上，可进一步熟悉并理解下列有用结论：(1)奈奎斯特(Nyquist) 准则：理想低通信道的最高码元传输速率=2B(波特,B
40、aud) 其中，B 为理想低通信道的带宽，单位为赫兹(Hz) 。(2)香农(Shannon)公式：给定信道的极限信息传输速率=B log2(1+S/N) (比特/秒，bit/s) 其中，B 为信道的带宽；S 为信道内所传送信号的平均功率； N 为信道内的噪声功率。香农(Shanmn)公式是针对噪声信道而言的，适用于模拟信道和数字信道。而奈奎斯特(Nyquist)准则指明了无噪声的数字信道的信道容量。2.1.3 模拟数据传输和数字数据传输首先要求理解术语：数据、信息和信号的含义，如图 2-2 所示。图 2-2 数据、信息和信号的含义数据是有意义的实体，分为模拟数据和离散数据，前者在某个区间产生连
41、续的值，后者则产生离散的值。而信号是数据的(电子或电磁) 编码形式，分为模拟信号和数字信号。模拟传输和数字传输的特征： 模拟传输是一种不考虑内容的传输模拟信号的方法。不论模拟信号所表示的模拟数据还是数字数据，经过一定距离的传输，模拟信号的幅度会减小，即存在衰减(又称衰耗)。在模拟传输系统中，,通过放大器来支持远距离的模拟信号传输。问题是经多级放大后会使噪音分量累加，影响通信质量。 数字传输则与所传信号的内容有关。传输介质的衰减频率特性，相移频率特性会使数字信号产生失真，数字信号只能在有限的距离内传输。为了延长数字信号的传输距离，通常使用中继器(也称再生器) ，将其整形后传输。数字传输中主要问题
42、是时延。数字数据可以通过调制解调器用模拟信号表示，而模拟数据也可以通过编码解码器用数字信号表示。模拟信号和数字信号都可以在合适的传输介质上进行传输。2.1.4 传输损害在数据通信过程中，信号会受干扰而产生失真，称之为传输损害。传输损害有各种类型，分为外部损害和内部损害。前者是外部信号源使传输系统产生的信号失真，而后者是传输系统本身内部所引起的信号失真。传输损害的详细分类参见表 2-1。衡量传输损害程度的重要参数之一是信噪比，它是传输介质同一点上信号与噪声的功率比，常以分贝(dB)计。设： S 为信号功率(W)，N 为噪声功率(W)。例如，信噪功率比为1000，则信噪比以电平分贝计为：10log
43、 10(S /N) =10log10(1000) =30dBC+ 面向对象程序设计 函授自学指导书15信噪比越高，传输损害越小，信号在接收端也就失真越小。表 2-1 传输损害的分类2.2 数据调制与编码2.2.1 调制与编码原理所谓调制是在发送端载波信号的某些特性根据输入信号而变化的过程。所谓编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字信道传送出去。在接收端相反处理过程，称为解码，再变换回原始的信号形式。信号经调制或编码后，将会更有效适合于系统、介质内进行数据传输。2.2.2 模拟数据的模拟信号调制模拟数据的原始信号频谱分量的频率较低，不适合于直接在模拟信道中传输，必须进行模拟数据的
44、模拟信号调制。模拟数据的模拟信号调制技术有：AM 幅度调制、FM 频率调制和 PM 相位调制，分别使载波的幅度、频率和相位随调制信号的变化而变化。而在接收端通过解调又可恢复原始的模拟信号。2.2.3 数字数据的模拟信号调制用数字数据对连续的载波信号的参量进行调制称之为数字数据的模拟信号调制。数字数据的模拟信号传输是通过数字调制解调器来实现的。最基本的数字调制方式有：幅移键控法 ASK，频移键控法 FSK 和相移键控法 PSK，如图 2-3 所示。图 2-3 基本的数字调制方式其基本原理： ASK 通过调制载波的振幅来实现，用载波频率的两个不同的振幅来表示两个二进制值。在有些情况下，一个振幅为零
45、，即用振幅恒定载波的存在来表示一个二进制数字，而另一个二进制数字用载波的不存在表示。图中0为无载波输出，1为恒幅载波。 FSK 通过调制载波的频率来实现，用载波频率附近的两个不同频率来表示两个二进制值。图中0为频率 F1， 1为频率 F2。 PSK 通过调制载波的相位来实现，利用载波信号的相位移动来表示数据。在图 2-4 中， 0表示发送与以前已发信号串同相的信号；1表示发送与以前已发信号串反相的信号。C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书16上述各种技术也可以组合起来使用，常见的组合是幅移键控法 ASK 和相移键控法PSK 的组合，组合后在两个振幅上均可以分别出现部分相移和整体相移。例如：正
46、交相移键控法(QPSK) 、正交幅移键控法(QAM)等技术。2.2.4 数字数据的数字信号编码在数字数据的数字信号编码中，可以用不归零电压电平表示，但它对同步的要求较高，系统本身也具有若干缺点。数字数据的数字信号传输是通过编解码器(CODEC)来实现的。最普遍而且最容易的方法是用两个电压电平来表示两个二进制数字。二进制数字0用无电压来表示，二进制数字1用正电压来表示，这种方法称之为不归零制(NRZ ： Non Retum to Zero)编码。其它常用的编码有:曼彻斯特(Manchester)编码，差分曼彻斯特编码等，在局域网中得到了广泛的应用。 曼彻斯特(Manchester)编码曼彻斯特(
47、Manchester)编码规则：(1) 在每个码元(即指一位)的中间必须存在跳变；(2) 二进制数字0用低电位跳变到高电位来表示；(3) 二进制数字1用高电位跳变到低电位来表示。 差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码规则：(1) 在每个码元的中间必须存在跳变；(2) 二进制数字0在每个码元周期开始时有跳变；(3) 二进制数字1在每个码元周期开始时无跳变。上述两种编码的特点：发送时钟均包含于信号的数据流中，例如，发送数据速率为10Mbit/s，则发送时钟频率为 20Mbit/s。在接收端从信号的数据流中，获取发送端时钟，常称其为自同步编码。2.2.5 模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码最常
48、见的例子是脉冲代码调制(PCM，常称“脉冲编码调制“)。它以采样定理为基础，常用于对声音信号进行编码。(1) 什么是采样定理?采样定理是模拟信号数字化的理论基础，定理描述为：如果对某一带宽(B)有限的时间连续信号( 模拟信号)进行采样，采样频率 fs 满足 fs 2B，那么接收端根据这些采样值就能准确地确定恢复原信号。这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按采样定理得到的采样值。(2) PCM 处理三步骤：采样(或称取样)、量化、编码。PCM 全称是脉冲编码调制,就是将模拟信号的采样量化值变换成代码。 PCM 通信系统组成方框图，如下图 2-4 所示：图 2-4 PC
49、M 工作原理输人的模拟信号 m(t)经抽样、量化、编码后变成了数字信号(PCM 信号)，经信道传输到达接收端，先由译码器恢复出抽样值，再经低通滤波器滤出模拟基带信号 m(t)。通常，将量化与编码的组合称为模/ 数变换器；而译码与低通滤波的组合称为数/ 模变换器。前者完成由模拟信号到数字信号的变换；后者则相反，即完成数字信号到模拟信号的变换。C+ 面向对象程序设计 函授自学指导书172.3 多路复用2.3.1 多路复用技术多路复用(Multiplex，简写为 MUX)是指在一条物理线路上建立多条逻辑信道，使多个用户能共享某一线路。它能有效地节省线路的开销，降低通信的成本，提高系统的工作效率。这一共享原理在通信技术中十分重要，常用的多路复用有频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM) 和统计时分多路复用
